JP2005226493A - Engine supervising device of construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンを備えた油圧ショベル等の建設機械の管理装置に係わり、特に、大型の油圧ショベル等の建設機械のエンジンの予防保全を図る建設機械のエンジン管理装置に関する。 The present invention relates to a management device for construction machines such as a hydraulic excavator provided with an engine, and more particularly to an engine management device for a construction machine that performs preventive maintenance of the engine of a construction machine such as a large hydraulic excavator.
建設機械、特に、大型の油圧ショベル等の建設機械は、例えば、広大な作業現場での土石掘削作業に供されている。上記の油圧ショベルは、その生産性向上のために、一般的に連続稼働されている。このため、エンジンに異常が発生すると、油圧ショベルの運転を停止し、その修理を行わなければならないが、エンジンの修理には長時間を要する場合が多く、油圧ショベルを長期間休止させなければならない事態が生じることがある。この場合、油圧ショベルによる生産作業が中断するので、生産計画の運用を変更しなければならない。 Construction machines, particularly construction machines such as large hydraulic excavators, are used for debris excavation work at, for example, a large work site. The hydraulic excavator is generally continuously operated in order to improve productivity. For this reason, when an abnormality occurs in the engine, the operation of the hydraulic excavator must be stopped and repaired, but the engine repair often requires a long time, and the hydraulic excavator must be stopped for a long period of time. Things can happen. In this case, since the production work by the hydraulic excavator is interrupted, the operation of the production plan must be changed.
そこで、エンジンの状態量を検出し、健康診断をすることで、エンジンの異常を事前に予測する必要があり、例えば特開2002−180862号公報には、エンジンを含む駆動装置の性能と関係する複数種類のデータ(例えば燃料消費量、冷却水温度、排気温度)をその運転中に検出し、これらの検出データを各種データの基準値とともに演算処理して一元化することにより、駆動装置の現状性能を数値化して表すことが提案されている。 Therefore, it is necessary to predict the abnormality of the engine in advance by detecting the state quantity of the engine and performing a health check. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-180862 relates to the performance of the drive device including the engine. By detecting multiple types of data (for example, fuel consumption, cooling water temperature, exhaust temperature) during operation, and centralizing these detection data together with reference values of various data, the current performance of the drive unit It has been proposed to express numerically.
大型の油圧ショベル等の建設機械においては、エンジンのシリンダライナーが摩耗すると、エンジン出力が低下して、エンジン負荷率が上昇し、熱負荷が上昇するため、シリンダライナー焼き付き、エンジン破損に至るケースがある。上述したように、特に連続運転される大型の油圧ショベル等の建設機械では、エンジンに異常が発生すると、その修理のため油圧ショベルの運転を長期間休止しなければならず、この場合、油圧ショベルによる生産作業が中断するので、生産計画の運用を変更しなければならない。 In construction machines such as large hydraulic excavators, when the engine cylinder liner is worn, the engine output decreases, the engine load factor increases, and the thermal load increases, resulting in cylinder liner seizure and engine damage. is there. As described above, particularly in a construction machine such as a large hydraulic excavator that is continuously operated, if an abnormality occurs in the engine, the operation of the hydraulic excavator has to be stopped for a long period of time for repair. Because the production work due to is interrupted, the operation of the production plan must be changed.
特開2002−180862号公報に記載の従来技術では、エンジンを含む駆動装置の性能と関係する複数種類のデータをその運転中に検出し、これらの検出データを一元化処理し、駆動装置の現状性能を数値化して表すことにより、エンジンの性能を評価している。しかし、この従来技術では、エンジンの状態量の検出は定期的に一定時間だけ行うか、或いは運転中に常時行っている。このため、状態量の検出値に建設機械の運転状態(作業状態)に依存する変動成分を含むものとなり、正確な診断が行うことができないという問題がある。 In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-180862, a plurality of types of data related to the performance of the drive device including the engine are detected during the operation, and these detection data are unified, and the current performance of the drive device. The performance of the engine is evaluated by numerically expressing. However, in this prior art, the detection of the state quantity of the engine is performed periodically for a fixed time or constantly during operation. For this reason, the detected value of the state quantity includes a fluctuation component that depends on the operating state (working state) of the construction machine, and there is a problem that accurate diagnosis cannot be performed.
つまり油圧ショベル等の建設機械にあっては、建設機械の運転状態(作業状態)によってエンジンにかかる負荷が変化し、エンジンに係わる状態量は大きく変化する。例えば、ブーム上げ時はエンジン負荷が大となり、ブーム下げ時はエンジン負荷が小となる。エンジン負荷が大のときはエンジン負荷が小のときに比べ、エンジン回転数の低下量や燃料消費量は増え、排気温度等は高くなる。 That is, in a construction machine such as a hydraulic excavator, the load applied to the engine changes depending on the operation state (working state) of the construction machine, and the state quantity related to the engine changes greatly. For example, the engine load is large when the boom is raised, and the engine load is small when the boom is lowered. When the engine load is large, the amount of decrease in the engine speed and the amount of fuel consumption are increased, and the exhaust temperature and the like are higher than when the engine load is small.
特開2002−180862号公報に記載の従来技術では、そのような運転状態の変化に係わらず、エンジンの状態量の検出は定期的に一定時間だけ行うか、運転中に常時行っているため、検出した状態量には運転状態の変化による変動量も含まれ、一元化処理で得た駆動装置の現状性能の数値も運転状態の変化に応じて変化するため、正確な診断を行うことができない。 In the prior art described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-180862, detection of the engine state quantity is performed periodically for a fixed time or constantly during operation, regardless of such changes in the operating state. The detected state quantity includes a fluctuation amount due to a change in the driving state, and the numerical value of the current performance of the drive device obtained by the unification process also changes in accordance with the change in the driving state, so that an accurate diagnosis cannot be performed.
本発明の目的は、建設機械の運転状態の変化による変動量を可能な限り排除したデータの採取を行うことでエンジンの状態を正確に把握して、エンジンの正確な予防保全を図ることができる建設機械のエンジン管理装置を提供することである。 It is an object of the present invention to accurately grasp the state of the engine by collecting data that eliminates as much variation as possible due to changes in the operating state of the construction machine, and to achieve accurate preventive maintenance of the engine. It is to provide an engine management device for construction machinery.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータとを備えた建設機械のエンジン管理装置において、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンに予め定められた負荷が投入されたことを検出し、この検出結果を信号として出力する負荷投入検出手段と、この負荷投入検出手段の検出信号に基づいて前記回転数検出手段で検出された検出値を取り込み、エンジン回転数の一次データとして記憶する第1処理手段と、前記第1処理手段におけるエンジン回転数の一次データを集計し、所定時間毎のエンジン回転数の二次データを作成し、これを前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして出力する第2処理手段とを備えるものとする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention includes an engine, a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, and a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump. In an engine management device for a construction machine, a rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the engine and a load input detection that detects that a predetermined load is applied to the engine and outputs the detection result as a signal Means, a first processing means for taking in a detection value detected by the rotational speed detection means based on a detection signal of the load input detection means, and storing it as primary data of the engine rotational speed, and an engine in the first processing means The primary data of the rotational speed is aggregated, and the secondary data of the engine rotational speed at every predetermined time is created, and this is used as the engine related to the preventive maintenance of the engine. Shall and a second processing means for outputting as trend data down speed.
このように、エンジン回転数検出手段及び負荷投入検出手段と第1処理手段を設け、エンジンに予め定められた負荷が投入されたことが検出されると、その検出結果に基づいて回転数検出手段の検出値を取り込み、エンジン回転数の一次データとして記憶することにより、建設機械の運転状態の変化による変動量を可能な限り排除したデータの採取が可能となり、第2処理手段でそのエンジン回転数の一次データを集計し、所定時間毎のエンジン回転数の二次データを作成し、これをエンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして、出力することにより、エンジンの状態を正確に把握して、エンジンの正確な予防保全を図ることができる。 As described above, the engine speed detection means, the load input detection means, and the first processing means are provided, and when it is detected that a predetermined load is input to the engine, the speed detection means is based on the detection result. Is detected and stored as primary data of the engine speed, it is possible to collect data that eliminates as much fluctuation as possible due to changes in the operating state of the construction machine, and the second processing means uses the engine speed. The primary data of the engine is aggregated, the secondary data of the engine speed per predetermined time is created, and this is output as trend data of the engine speed related to the preventive maintenance of the engine. Thus, accurate preventive maintenance of the engine can be achieved.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記負荷投入検出手段は、前記油圧アクチュエータにより駆動される所定の作業部材が所定の操作をされたかどうかを検出する手段である。 (2) In the above (1), preferably, the load application detecting means is means for detecting whether or not a predetermined operation member driven by the hydraulic actuator has been subjected to a predetermined operation.
これにより、負荷投入検出手段は、エンジンに予め定められた負荷が投入されたことを検出することができる。 Thereby, the load input detecting means can detect that a predetermined load is input to the engine.
(3)上記(2)において、好ましくは、前記建設機械はブームを有するフロント作業機を備え、前記所定の作業部材は前記ブームであり、前記負荷投入検出手段は、前記ブームが上げ操作されたかどうかを検出する手段である。 (3) In the above (2), preferably, the construction machine includes a front working machine having a boom, the predetermined working member is the boom, and the load input detecting means is configured to check whether the boom has been raised. It is a means for detecting whether or not.
これにより、負荷投入検出手段は、エンジンに予め定められた負荷が投入されたことを検出することができる。 Thereby, the load input detecting means can detect that a predetermined load is input to the engine.
(4)上記(1)において、好ましくは、前記第1処理手段は、前記回転数検出手段の検出値として、前記予め定められた負荷投入後、所定時間経過後のエンジン回転数を取り込むものである。 (4) In the above (1), preferably, the first processing means takes in an engine speed after a predetermined time has elapsed after the predetermined load is applied as a detection value of the speed detection means. is there.
これにより、負荷投入直後のエンジン回転数の過渡的な変化による変動量を排除したデータ採取を行うことができ、エンジンの状態を正確に把握することができる。 As a result, it is possible to collect data excluding the fluctuation amount due to the transient change in the engine speed immediately after the load is applied, and it is possible to accurately grasp the state of the engine.
(5)また、上記(1)において、好ましくは、前記第1処理手段は、前記回転数検出手段の検出値として、前記予め定められた負荷投入後の最も低いエンジン回転数を取り込むものである。 (5) In the above (1), preferably, the first processing means takes in the lowest engine speed after the predetermined load is applied as a detection value of the speed detection means. .
このように常に負荷投入後の最も低いエンジン回転数を取り込むことによっても、運転状態の変化による変動量を排除したデータ採取を行うことができ、エンジンの状態を正確に把握することができる。 Thus, by always taking in the lowest engine speed after the load is applied, it is possible to collect data that excludes the fluctuation amount due to the change in the operating state, and it is possible to accurately grasp the state of the engine.
(6)また、上記(1)において、好ましくは、前記第2処理手段は、前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして前記エンジンのオーバーホール実施時期に係わるエンジン回転数のトレンドデータを作成する手段と、前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンのオーバーホール実施時期の判定基準値とを表示する表示手段とを有する。 (6) Further, in the above (1), preferably, the second processing means uses the trend data of the engine speed related to the overhaul implementation timing of the engine as the trend data of the engine speed related to the preventive maintenance of the engine. Means for creating, and display means for displaying the trend data of the engine speed and the determination reference value of the overhaul implementation timing of the engine.
これによりその表示手段の表示内容を見てエンジンのオーバーホール実施時期を正確に予測することができ、オーバーホールのための事前の準備が可能となり、建設機械による生産作業の中断による影響を最小にとどめることができる。 This makes it possible to accurately predict the engine overhaul time by looking at the display contents of the display means, making it possible to prepare in advance for overhaul and minimizing the impact of interruption of production work by construction machinery. Can do.
(7)また、上記(1)において、好ましくは、前記第2処理手段は、前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして前記エンジンの異常に係わるエンジン回転数のトレンドデータを作成する手段と、前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンの異常の判定基準値とを表示する表示手段とを有する。 (7) In the above (1), preferably, the second processing means creates trend data of engine speed related to engine abnormality as trend data of engine speed related to preventive maintenance of the engine. Means, and display means for displaying the trend data of the engine speed and the determination criterion value of the abnormality of the engine.
これによりその表示手段の内容を見て、例えば衝撃によるピストンリングの損傷等のエンジンの異常を正確に予測することができ、エンジン破損を未然に防止することができる。 As a result, it is possible to accurately predict engine abnormality such as damage to the piston ring due to impact, for example, by looking at the contents of the display means, and engine failure can be prevented in advance.
(8)また、上記(7)において、好ましくは、前記第2処理手段は、前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンの異常の判定基準値と比較し、警報を出力する警報手段を更に有する。 (8) In the above (7), preferably, the second processing unit further includes an alarm unit that compares the trend data of the engine speed with the determination reference value of the abnormality of the engine and outputs an alarm. .
これにより例えば衝撃によるピストンリングの損傷等のエンジンの異常を確実に把握することができ、エンジン破損を未然に防止することができる。 Thereby, for example, engine abnormality such as damage to the piston ring due to impact can be reliably grasped, and engine breakage can be prevented in advance.
本発明によれば、エンジンの状態を正確に把握して、エンジンの正確な予防保全を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to accurately grasp the state of the engine and to perform accurate preventive maintenance of the engine.
また、本発明によれば、エンジンのオーバーホール実施時期を正確に予測することができ、オーバーホールのための事前の準備が可能となり、建設機械による生産作業の中断による影響を最小にとどめることができる。 Further, according to the present invention, it is possible to accurately predict the overhaul implementation time of the engine, it is possible to prepare in advance for the overhaul, and the influence due to the interruption of the production work by the construction machine can be minimized.
更に、本発明によれば、例えば衝撃によるピストンリングの損傷等のエンジンの異常を正確に予測することができ、エンジン破損を未然に防止することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to accurately predict engine abnormality such as damage to the piston ring due to impact, and prevent engine breakage.
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の適用対象となる建設機械の一例として大型油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing the entire structure of a large hydraulic excavator as an example of a construction machine to which the present invention is applied.
この図1において、1は大型の油圧ショベルであり、この大型油圧ショベル1は下部走行体3と、この下部走行体3の上部に旋回可能に設けられた旋回体4と、この旋回体4の前部中央に俯仰動可能に設けられた多関節型のフロント作業機6とを備えている。下部走行体3は走行手段である無限軌道履帯(クローラ)2、2を左右両側に備え、この左・右の履帯2、2は左・右の走行用油圧モータ2a、2aの回転駆動により動作するようになっている。旋回体4は前部左側に設けられた運転室5を備えるとともに、下部走行体3に対し旋回用油圧モータ(図示せず)により回転駆動するようになっている。フロント作業機6はブーム7と、ブーム7の先端に回動可能に設けられたアーム8と、アーム8の先端に回動可能に設けられたバケット9とを備え、ブーム7、アーム8、及びバケット9は、それぞれブーム用油圧シリンダ10、アーム用油圧シリンダ11、及びバケット用油圧シリンダ12により回転動作するようになっている。
In FIG. 1,
図2は、本発明の建設機械のエンジン管理装置の一実施形態の構成を建設機械の油圧駆動装置とともに表す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment of the engine management device for a construction machine according to the present invention together with a hydraulic drive device for the construction machine.
この図2において、大型油圧ショベル1の油圧駆動装置はエンジン13と主油圧ポンプ15と前記ブーム用油圧シリンダ10とを備えている。大型油圧ショベル1の油圧アクチュエータとしては、ブーム用油圧シリンダ10以外に前記左・右の走行用油圧モータ2a、2a、前記旋回用油圧モータ(図示せず)、前記アーム用油圧シリンダ11、前記バケット用油圧シリンダ12等があるが、図2では省略している。エンジン13は制御信号により燃料噴射量を変化させる電子制御ガバナー14を備えている。主油圧ポンプ15(以下単に油圧ポンプとする)はエンジン13により駆動され、ブーム用油圧シリンダ10(以下単にブームシリンダとする)はこの油圧ポンプ15から吐出される圧油により駆動される。
In FIG. 2, the hydraulic drive device of the
また、大型油圧ショベル1の油圧駆動装置はパイロットポンプ16と、油圧ポンプ15からブームシリンダ10に供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブ17と、ブームシリンダ10の動作を指示するための電気レバー方式の操作レバー装置18と、電気レバー制御部19とを備えている。電気レバー制御部19は操作レバー装置18によりブーム7の操作信号(電気信号)が入力されると、操作信号に対し所定の演算処理を行い、駆動信号(制御信号)を生成し、電磁比例減圧弁17a、17aに出力する。電磁比例減圧弁17a、17aは電気レバー制御部19から入力された駆動信号に応じてパイロットポンプ16から出力された一次パイロット圧を減圧して操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧をコントロールバルブ17に出力し、コントロールバルブ17の切り換えを行う。これにより作業者は操作レバー装置18を操作し、ブーム7を駆動することができる。
The hydraulic drive device of the
また、大型油圧ショベル1の油圧駆動装置は、エンジン13の目標回転数を指示するスロットルダイヤル22と、エンジン13の実回転数を検出するエンジン回転数センサー23と、オートアイドルスイッチ24と、エンジン制御部20とを備えている。エンジン制御部20はスロットルダイヤル22の位置情報(目標回転数)とエンジン回転数センサー23の検出信号(実回転数)とを入力して必要な燃料噴射量を算出し、それを基に電子制御ガバナー14に制御信号を出力し、目標回転数に応じてエンジン13の回転数を制御する。オートアイドルスイッチ24はオートアイドル機能を作動させるためのモード選択スイッチであり、エンジン制御部20はオートアイドルスイッチ24の信号と操作レバー装置18の操作信号を入力し、オートアイドルスイッチ24がON(オートアイドルモードを選択する)位置にあるとき、作業者が操作レバー装置18を一定時間操作しない場合に、エンジン13をアイドル回転数に下げるよう電子制御ガバナー14を制御する。
Further, the hydraulic drive device of the
本実施の形態のエンジン管理装置は上記のような油圧駆動装置を備えた大型油圧ショベルに設けられるものであり、エンジンモニタ部21と、このエンジンモニタ部21に接続され、通信を行う無線機26と、この無線機26に接続されたアンテナ27と、インジケータ25とを備えている。エンジンモニタ部21は電気レバー制御部19及びエンジン制御部20と接続され、電気レバー制御部19からは作業者が入力した操作信号、例えばブーム上げ操作信号等を入力し、エンジン制御部20からスロットルダイヤル22の位置情報(目標回転数)、エンジン回転数センサー23の検出信号、オートアイドルスイッチ24の信号を入力する。エンジンモニタ部21は上記の入力された各種信号情報に基づいて所定の処理を行い、無線機26及びアンテナ27を介して、後述の管理事務所28にエンジン回転数情報を送信すると共に、エンジン異常が検出されるとインジケータ25のランプを点灯し、作業者にエンジン13の異常を知らせる。
The engine management apparatus according to the present embodiment is provided in a large-sized hydraulic excavator provided with the hydraulic drive apparatus as described above, and is connected to the
本実施の形態のエンジン管理装置はまた、大型油圧ショベル1の外部に設置された管理事務所28を備え、この管理事務所28は演算表示装置29と、この演算表示装置29と接続され、通信を行う無線機30と、この無線機30と接続され、管理事務所28の建屋外部に設けられたアンテナ31とを備えている。演算表示装置29は無線機30及びアンテナ31を介して、エンジンモニタ部21から上記エンジン回転数情報を受信し、この情報に所定の処理を行い、管理者に対し表示する。管理者はこの表示を基にエンジン13のオーバーホールの実施時期の予測や故障診断を行うとともに、その結果を作業者に知らせるための入力を行なう。演算表示装置29はこの入力された指示をエンジンモニタ部21に送信し、エンジンモニタ部21はこの指示を受信して表示部に表示し、作業者に知らせる。
The engine management apparatus according to the present embodiment also includes a
ここでは、管理事務所28に対し大型油圧ショベルが1台の場合について説明しているが、大型油圧ショベルは複数でもよく、他の油圧作業機が併存していてもかまわない。更に無線機26、30を衛生を利用した無線機とすることで管理事務所28は世界各地の油圧作業機を1カ所で集中して管理するメンテナンスセンターとすることもできる。
図3は本実施の形態の大型油圧ショベル1のエンジンモニタ部21で行われる処理のメインフローチャートである。
Here, the case where there is one large hydraulic excavator for the
FIG. 3 is a main flowchart of processing performed in the
図3において、まず、エンジン13が起動状態であるかどうかを判定する(S110)。この判定は例えばエンジン回転数センサー23で検出したエンジン回転数が所定レベル以上にあるかどうかにより行う。エンジン13が起動していないと判定された場合はその判定処理をが繰り返す。一方、エンジン13が起動していると判定された場合は、オートアイドルスイッチ24がOFFであるかどうか、スロットルダイヤル22からのスロットル位置情報が最大であるかどうか、電気レバー制御部19からブーム上げ操作が指示されたかどうかを判定する(S120)。これら3つの判定の1つでも否定されると次の処理には移行せず、ステップ120の判定処理を繰り返す。
In FIG. 3, it is first determined whether or not the
ここで、上記3つの判定を行う目的は、エンジン目標回転数が一定であるときにエンジン13に予め定められたときの負荷が投入された回転数変化を検出するためである。つまり、オートアイドルスイッチ24がOFFであるかどうかを判定し、ONのときは次の処理に移行しないことにより、アイドルモードでエンジン回転数がアイドル回転数に低下した場合を除外する。また、スロットルダイヤル22からのスロットル位置情報が最大であるかどうかを判定し、それ以外のときは次の処理に移行しないことにより、エンジン13が最大回転数以外の回転数にあるときを除外する。そして、ブーム上げ操作が指示されたかどうかを判定し、ブーム上げ操作以外のときは次の処理に移行しないことにより、ブーム上げ以外の異なる種類の負荷が投入された場合を除外する。ここで、ブーム上げは比較的負荷変動の少ない操作である。よって、そのような3つの判定により、エンジン目標回転数が一定(最大)であるときに、エンジン13に予め定められた負荷が投入されたときの回転数変化を検出することが可能となる。
Here, the purpose of performing the above three determinations is to detect a change in the rotational speed when a load is applied to the
上記の3つの判定がすべて肯定された場合には、その後所定時間例えば5秒間経過したかどうかを判定し(S130)、5秒間経過するとエンジン回転数センサー23で検出したエンジン13の実回転数をエンジン制御部20から入力し、エンジンモニタ部21のメモリに記録する(S140)。所定時間経過したかどうか判定する目的は、負荷投入時のエンジン回転数変化の過渡的な状態を除外するためである。続いて、オーバーホールデータ作成処理(S150)と異常検出処理(S160)を行い、以後、ステップS120〜S160の処理を繰り返す。
If all the above three determinations are affirmed, it is then determined whether or not a predetermined time, for example, 5 seconds has elapsed (S130), and when 5 seconds have elapsed, the actual engine speed detected by the
ここで図4を用いて、ブーム上げ操作時のエンジン13の回転数の変化について説明する。図4はオートアイドルスイッチOFF、スロットルダイヤル最大の状態で操作レバー装置に非操作状態から、ブーム上げ操作を入力し、その後非操作状態に戻した場合のエンジンの実回転数の変化を示す図である。
図4において、縦軸はエンジン回転数、横軸は経過時間tを示す。上記のようにエンジン13には電子制御ガバナー14が設けられており、エンジン制御部20はスロットルダイヤル22の位置情報(目標回転数)とエンジン回転数センサー23の検出信号(実回転数)とから燃料噴射量を算出し、それを基に電子制御ガバナー14に制御信号を入力し、エンジン13を目標回転数に制御している。この場合、エンジン13が無負荷状態にあるときは、エンジン回転数は目標回転数より高いハイアイドル回転数となる。ここで操作レバー装置18にブーム上げ操作が入力されると(t1)、エンジン13の回転数が一瞬落ち込むラグダウンという現象が起こる(t1〜t2)。これはエンジン13が無負荷状態のときにはエンジン13の回転数は上記のように、ハイアイドルの状態にあり、かつこの状態でのエンジン13への燃料供給量が少ないのに対し、エンジン13に急に負荷が加わったときは電子制御ガバナー14は燃料を多く供給しようとするが、その制御には応答遅れがあるため、燃料の供給量が過渡的に不足するからである。そして、その後燃料供給が増加するに従ってエンジン回転数は上昇し、定格回転数(目標回転数)に達する(t2〜t3)。その後、操作レバー装置18を中立位置に戻すまで定格回転数が維持され(t3〜t5)、その後エンジン回転数はハイアイドルに戻る。
Here, the change in the rotation speed of the
In FIG. 4, the vertical axis represents the engine speed, and the horizontal axis represents the elapsed time t. As described above, the
このように無負荷状態から操作を行うと、エンジン回転数は過渡的に大きく低下するため、本実施の形態では、図3のステップS130、S140において、所定時間(例えば5秒)経過後にエンジン回転数を測定し、定格回転時の安定したエンジン回転数を測定するものである。 When the operation is performed from the no-load state as described above, the engine speed decreases greatly in a transient manner. Therefore, in the present embodiment, in steps S130 and S140 of FIG. 3, the engine speed is increased after a predetermined time (for example, 5 seconds). The number is measured, and the stable engine speed at the rated speed is measured.
なお、本実施の形態では投入された負荷の種類としてブーム上げ操作を例にしているが、これはブーム上げが最も負荷の大きさの変動が少ないからである。しかし負荷の大きさの変動が少なければ、ブーム上げ以外の負荷を検出してもよい。また、エンジン回転数の測定として定格回転数を測定しているが、エンジン回転数が最大に落ち込んだ時間t2のタイミングをとらえ、このときの回転数を測定してもよい。 In this embodiment, the boom raising operation is taken as an example of the type of the input load, but this is because the boom raising has the least variation in the magnitude of the load. However, if there is little variation in the magnitude of the load, a load other than the boom raising may be detected. Further, the rated rotational speed is measured as the measurement of the engine rotational speed. However, the rotational speed at this time may be measured by taking the timing of the time t2 when the engine rotational speed has dropped to the maximum.
図5は図3のオーバーホールデータ作成処理S150の詳細を示すフローチャートである。
図5において、まず前回のオーバーホールデータ作成処理から1日経過したかどうかの判定を行う(S210)。1日経過していなければこの処理を抜け、図3の異常検出処理S160に移行する。1日経過した場合には、図3のステップS140で測定し記録したエンジン回転数の1日の平均値D1(以下平均値D1という)を算出し(S220)、算出した平均値D1を管理事務所28の演算表示装置29に送信する処理を行う(S230)。
FIG. 5 is a flowchart showing details of the overhaul data creation processing S150 of FIG.
In FIG. 5, it is first determined whether one day has passed since the last overhaul data creation process (S210). If one day has not elapsed, the process is terminated, and the process proceeds to the abnormality detection process S160 in FIG. If one day has elapsed, an average value D1 (hereinafter referred to as average value D1) of the engine revolutions measured and recorded in step S140 of FIG. 3 is calculated (S220), and the calculated average value D1 is managed. Processing to transmit to the
図6は図3の異常検出処理S160の詳細を示すフローチャートである。
図6において、まず前回の異常検出処理から30分経過したかどうかの判定を行う(S310)。30分経過していなければこの処理を抜け、図3のメインフローチャートに戻り、ステップS120から、図3の処理を繰り返す。30分経過した場合には、エンジン回転数の30分の平均値D2(以下平均値D2とする)を算出し(S320)、算出した平均値D2をエンジンモニタ部21のメモリに記録すると共に、演算表示装置29に送信する(S330)。次に、エンジンモニタ部21に記録された平均値D2は警告発生基準回転数N2と比較され、平均値D2が警告発生基準回転数N2より低下していなければ処理を抜け、図3のメインフローチャートに戻り、ステップS120から、図3の処理を繰り返す。
FIG. 6 is a flowchart showing details of the abnormality detection process S160 of FIG.
In FIG. 6, it is first determined whether or not 30 minutes have passed since the previous abnormality detection process (S310). If 30 minutes have not elapsed, the process exits and returns to the main flowchart of FIG. 3, and the process of FIG. 3 is repeated from step S120. When 30 minutes have elapsed, an average value D2 (hereinafter referred to as average value D2) of 30 minutes of the engine speed is calculated (S320), and the calculated average value D2 is recorded in the memory of the
ここで、警告発生基準回転数N2はエンジン13の異常を判定するための基準値であり、この警告発生基準回転数N2より平均値D2が低下した場合には、速やかに何らかの処置を必要とする異常が発生したと判定する。ここでエンジン13の異常とは例えば突発的なピストンリングや吸排気バルブ等の損傷であり、警告発生基準回転数N2の基準値としては後述するオーバーホール実施時期の判定のために設定された警告回転数N1より低い回転数が設定される。
Here, the warning generation reference rotational speed N2 is a reference value for determining an abnormality of the
上記の判定で平均値D2が警告発生基準回転数N2より低下した場合には警告出力を行う(S350)。警告出力には二種類あり、1つはインジケータ25を点灯し、作業者に知らせるインジケータ出力であり、もう1つは管理事務所28の演算表示装置29に送信し管理者に伝える警告送信である。これにより作業者はエンジン13の異常を知り、早急にエンジン13を停止させる等の処置を行うことができるとともに、管理事務所28側でも事態を把握し、適切な処理を行うことができる。警告出力を行った後は図3のメインフローチャートに戻り、ステップS120から、図3の処理を繰り返す。
If the average value D2 is lower than the warning occurrence reference rotational speed N2 in the above determination, a warning is output (S350). There are two types of warning outputs, one is an indicator output that lights the
図7は管理事務所28に設置された演算表示装置29の処理を示すフローチャートである。
図7において、油圧ショベル1から平均値D1を受信したかどうかの判定を行い(S410)、受信していない場合には、ステップS460に進み、受信した場合には平均値D1を演算表示装置29のメモリに記録する(S420)。続いて前回の平均値D3を算出した日から30日経過したかどうかの判定を行い(S430)、30日経過していなければ、ステップS460に進み、30日経過していれば、演算表示装置29のメモリに記録した平均値D1の30日の平均値D3(以下平均値D3という)を算出する(S440)。そして平均値D3を演算表示装置29のメモリに記録し、かつ演算表示装置29に表示される表示内容1のデータの変更を行う(S450)。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing of the
In FIG. 7, it is determined whether or not the average value D1 has been received from the hydraulic excavator 1 (S410). If it has not been received, the process proceeds to step S460. (S420). Subsequently, it is determined whether or not 30 days have passed since the date when the previous average value D3 was calculated (S430). If 30 days have not passed, the process proceeds to step S460, and if 30 days have passed, the calculation display device. An average value D3 for 30 days (hereinafter referred to as average value D3) of the average value D1 recorded in the
続いて、油圧ショベル1から平均値D2を受信したかどうかの判定を行い(S460)。受信していない場合にはステップS480に進み、受信した場合には平均値D2を演算表示装置29のメモリに記録し、かつ演算表示装置29に表示される表示内容2のデータの変更を行う(S470)。
Subsequently, it is determined whether or not the average value D2 is received from the hydraulic excavator 1 (S460). If it has not been received, the process proceeds to step S480. If it has been received, the average value D2 is recorded in the memory of the
続いて管理者の指示に応じて演算表示装置29の画面29aに表示内容1あるいは表示内容2のいずれかを表示する(S480)。なお、管理事務所28が複数の油圧作業機を管理する場合は、どの油圧作業機のデータを表示するかの切り換えもここで行うことができるようになっている。
Subsequently, either
続いて、図6のステップS350で送信された警告を受信したかどうかの判定を行い(S490)。警告を受信していない場合には、上記の処理を繰り返し、警告を受信した場合には大型油圧ショベル1で警告が発生したことを演算表示部29に表示し管理者に知らせる(S500)。管理者はこの表示と表示内容2の表示とを総合判断し、大型ショベル1の運転の中止を指示する等の所定の処置を行う。
Subsequently, it is determined whether or not the warning transmitted in step S350 of FIG. 6 has been received (S490). If no warning has been received, the above processing is repeated. If a warning has been received, the fact that a warning has occurred in the
図8は演算表示装置29の画面29aに表示される表示内容2の一例を示す図である。
図8において縦軸は回転数であり、横軸は日時を示している。黒丸は30分毎のエンジン回転数の平均値D2を示している。なお、本実施の形態では30分毎の平均値を示したが、1時間毎、2時間毎等、その他の時間間隔であってもよい。図7のステップS470で最新の平均値D2が記録され、表示内容2のデータ変更処理がなされると、表示内容2もその最新の平均値D2が表示されるよう変更される。また、図8中点線は図6のステップS340で用いたエンジン13の異常を判定するための警告発生回転数N2である。更に、エンジン回転数の平均値D2が警告発生回転数N2より低下すると油圧ショベル側のエンジンモニタ部21ではエンジン13が異常であると判定し、インジケータ25を点灯してそのことを作業者に警告するとともに、管理事務所28の演算表示装置29に警告信号を送り、演算表示装置29では、図7のステップS470により表示画面にその警告を表示する。図8中の「エンジン異常発生」の文字はその警告表示である。これにより、管理者はエンジン異常が発生した事実とそれに至るまでのエンジン回転数の変化つまりトレンドデータを知ることができ、エンジン異常に対する適切な措置を行うことができる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of
In FIG. 8, the vertical axis represents the number of rotations, and the horizontal axis represents the date and time. A black circle indicates an average value D2 of the engine speed every 30 minutes. In this embodiment, an average value every 30 minutes is shown, but other time intervals such as every hour and every two hours may be used. When the latest average value D2 is recorded in step S470 of FIG. 7 and the data change processing of the
図9は演算表示装置29の画面29aに表示されるオーバーホール実施時期の判定のための表示内容1の一例を示す図である。
図9において縦軸は回転数であり、横軸は日時を示している。黒丸は30日毎の平均値D3を示している。なお、本実施の形態では30日毎の平均値を示したが、10日毎、20日毎、60日毎等、その他の日毎であってもよく、または、それぞれに切換可能な構成としてもよい。図7のステップS450で最新の平均値D3が記録され、表示内容1のデータ変更処理がなされると、表示内容1もその最新の平均値D3が表示されるように変更される。また、図9中点線は警告回転数N1を示している。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the
In FIG. 9, the vertical axis represents the number of rotations, and the horizontal axis represents the date and time. A black circle indicates an average value D3 every 30 days. Although the average value every 30 days is shown in the present embodiment, it may be every other day such as every 10 days, every 20 days, every 60 days, or the like, or a configuration that can be switched to each other. When the latest average value D3 is recorded in step S450 of FIG. 7 and the data change processing of the
一般に大型の油圧ショベル等の建設機械においてはエンジンのシリンダライナーが摩耗すると、エンジン出力が低下して、エンジン負荷率が上昇し、熱負荷が上昇するため、シリンダライナーが焼き付き、エンジン破損に至るケースがある。よって、エンジン出力がある程度低下するとエンジンのオーバーホールを行なう必要がある。ここで、エンジン出力が低下するとエンジン回転数も下がるので、エンジン回転数の低下からエンジン出力の低下を推定しエンジンのオーバーホール実施時期を予測することができる。 Generally, in construction machines such as large hydraulic excavators, when the engine cylinder liner is worn, the engine output decreases, the engine load factor increases, and the thermal load increases, causing the cylinder liner to seize and damage the engine. There is. Therefore, it is necessary to overhaul the engine when the engine output decreases to some extent. Here, when the engine output decreases, the engine speed also decreases. Therefore, it is possible to estimate the decrease in engine output from the decrease in engine speed and predict the engine overhaul timing.
警告回転数N1はこのエンジン回転数の低下からエンジン13の性能の低下を判定し、オーバーホール実施時期を予測する基準値として設けられたものであり、エンジン回転数がこの警告回転数N1を下回った場合には、オーバーホール実施が必要であると判断する。この警告回転数N1はエンジン13の異常を判定する警告発生回転数N2より高い回転数に設定される。これにより管理者はエンジン回転数のトレンドデータより低下傾向を解析し、エンジン回転数が警告回転数N1を下回る時期を予測し、その時期には至らぬようオーバーホールの実施時期を決定することができる。
The warning rotation speed N1 is provided as a reference value for determining the deterioration of the performance of the
以上において、図3のステップS120の処理は前記エンジンに予め定められた負荷が投入されたことを検出する負荷投入検出手段を構成し、図3のステップS130及びステップS140の処理は負荷投入検出手段により前記エンジンに予め定められた負荷が投入されたことが検出されると、その検出結果に基づいて回転数検出手段(エンジン回転数センサー23)の検出値を取り込み、エンジン回転数の一次データとして記憶する第1処理手段を構成し、図3のステップS150及びステップS160及び図7のステップS410〜ステップS500の処理は前記エンジン回転数の一次データを集計し、所定時間毎のエンジン回転数の二次データを作成し、これを前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして出力する第2処理手段を構成する。 In the above, the process in step S120 in FIG. 3 constitutes a load input detecting means for detecting that a predetermined load has been applied to the engine, and the processes in steps S130 and S140 in FIG. When it is detected that a predetermined load is applied to the engine, the detection value of the engine speed detection means (engine speed sensor 23) is taken in based on the detection result, and is used as primary data of the engine speed. The first processing means is configured to store, and the processes of Step S150 and Step S160 in FIG. 3 and Steps S410 to S500 in FIG. 7 totalize the primary data of the engine speed, and calculate the second engine speed per predetermined time. Create the next data, and use this as trend data of engine speed related to preventive maintenance of the engine Constituting the second processing means for force.
また、図3のステップS150及び図7のステップS410〜ステップS450の処理は前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして前記エンジンのオーバーホール実施時期に係わるエンジン回転数のトレンドデータを作成する手段を構成し、図7のステップS480の処理及び画面29aは前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンのオーバーホール実施時期の判定基準値とを表示する表示手段を構成する。
Further, the processing of step S150 of FIG. 3 and step S410 to step S450 of FIG. 7 creates the engine speed trend data related to the engine overhaul as the engine speed trend data related to the preventive maintenance of the engine. The processing in step S480 and the
また、図6のステップS310〜ステップS330及び図7のステップS460〜ステップS470の処理は前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして前記エンジン異常に係わるエンジン回転数のトレンドデータを作成する手段を構成し、図7のステップS480の処理及び画面29aは前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジン異常の判定基準値とを表示する表示手段を構成し、図6のステップS340〜ステップS350及び図7のステップS490〜ステップS500の処理及び画面29a及びインジケータ25は前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンの異常の判定基準値と比較し、警報を出力する警報手段を構成する。
Further, the processing in steps S310 to S330 in FIG. 6 and steps S460 to S470 in FIG. 7 creates trend data of the engine speed related to the engine abnormality as trend data of the engine speed related to the preventive maintenance of the engine. 7, the process of step S480 in FIG. 7 and the
以上のように構成した本実施の形態においては、管理事務所28側では、図7のステップS480の処理により、図9の表示内容1が演算表示装置29の画面29aに写し出され、エンジン回転数のオーバーホール実施時期に係わるトレンドデータがその判定基準値とともに表示される。管理者はこの表示内容1を使用することにより、30日毎の平均値である平均値D3の変化を読みとり、エンジン回転数のトレンドデータの低下傾向の解析を行なう。このとき、表示内容1には警告回転数N1が同時に表示されるため、比較が容易に行え、エンジン回転数が警告回転数N1を下回る時期を正確に予測することができる。これにより、管理者はオーバーホールの実施時期を正確に決定することができ、エンジン13の予防保全を正確に図ることが可能になる。
In the present embodiment configured as described above, on the
また、万一エンジン13に例えば衝撃によるピストンリングの損傷等の異常が生じエンジン回転数が低下したときは、図3のステップS160でそのことが検出され、油圧ショベルの作業者はエンジン13の異常を知り、早急にエンジン13を停止させる等の処置を行うことができ、これによりエンジン破損を未然に防止することができる。また、管理事務所28側でも図7のステップS480の処理により、図8の表示内容2が演算表示装置29の画面29aに写し出され、かつエンジン回転数のトレンドデータとその異常警告が表示される。その結果、管理者はエンジン異常が発生した事実とそれに至るまでのエンジン回転数の変化つまりトレンドデータを知ることができ、エンジン異常に対する適切な措置を行うことができる。
Also, if an abnormality such as damage to the piston ring due to impact occurs in the
以上のように本実施の形態によれば、エンジン13の状態を正確に把握して、エンジンの正確な予防保全を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately grasp the state of the
また、エンジン13のオーバーホール実施時期を正確に予測することができ、オーバーホールのための事前の準備が可能となり、油圧ショベルによる生産作業の中断による影響を最小にとどめることができる。
In addition, it is possible to accurately predict the overhaul implementation time of the
更に、例えば衝撃によるピストンリングの損傷等のエンジン13の異常を正確に予測することができ、エンジン破損を未然に防止することができる。
Furthermore, abnormalities in the
なお、本実施の形態においては大型油圧ショベル1を例に取り説明したが、他の建設機械について本発明の建設機械のエンジン管理装置を実施してもよく、例えば、建設機械としてホイルローダを使用し、予め定められた負荷をリフトアームのチルト操作としてもよい。
In the present embodiment, the description has been given by taking the
1 大型油圧ショベル
6 フロント作業機
7 ブーム
10 ブーム用油圧シリンダ
13 エンジン
15 主油圧ポンプ(油圧ポンプ)
19 電気レバー制御部
20 エンジン制御部
21 エンジンモニタ部
23 エンジン回転数センサー(回転数検出手段)
25 インジケータ
29 演算表示装置
DESCRIPTION OF
19 Electric
25
Claims (8)
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンに予め定められた負荷が投入されたことを検出し、この検出結果を信号として出力する負荷投入検出手段と、
この負荷投入検出手段の検出信号に基づいて前記回転数検出手段で検出された検出値を取り込み、エンジン回転数の一次データとして記憶する第1処理手段と、
前記第1処理手段におけるエンジン回転数の一次データを集計し、所定時間毎のエンジン回転数の二次データを作成し、これを前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして出力する第2処理手段とを備えることを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 In an engine management device for a construction machine comprising an engine, a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, and a hydraulic actuator driven by the discharge pressure oil from the hydraulic pump,
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the engine;
A load application detecting means for detecting that a predetermined load is applied to the engine and outputting the detection result as a signal;
First processing means for taking in the detection value detected by the rotation speed detection means based on the detection signal of the load application detection means and storing it as primary data of the engine speed;
The primary data of the engine speed in the first processing means is totaled to generate secondary data of the engine speed per predetermined time, and this is output as trend data of the engine speed related to the preventive maintenance of the engine. And an engine management device for a construction machine.
前記負荷投入検出手段は、前記油圧アクチュエータにより駆動される所定の作業部材が所定の操作をされたかどうかを検出する手段であることを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 The engine management device for a construction machine according to claim 1,
The construction management engine management device according to claim 1, wherein the load application detecting means is means for detecting whether or not a predetermined work member driven by the hydraulic actuator has been operated.
前記建設機械はブームを有するフロント作業機を備え、
前記所定の作業部材は前記ブームであり、
前記負荷投入検出手段は、前記ブームが上げ操作されたかどうかを検出する手段であることを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 The engine management device for a construction machine according to claim 2,
The construction machine includes a front working machine having a boom,
The predetermined working member is the boom;
The construction machine engine management apparatus according to claim 1, wherein the load input detection means is means for detecting whether or not the boom is raised.
前記第1処理手段は、前記回転数検出手段の検出値として、前記予め定められた負荷投入後、所定時間経過後のエンジン回転数を取り込むことを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 The engine management device for a construction machine according to claim 1,
The engine management device for a construction machine, wherein the first processing means takes in an engine speed after a predetermined time has elapsed after the predetermined load is applied as a detection value of the speed detection means.
前記第1処理手段は、前記回転数検出手段の検出値として、前記予め定められた負荷投入後の最も低いエンジン回転数を取り込むことを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 The engine management device for a construction machine according to claim 1,
The engine management device for a construction machine, wherein the first processing means takes in the lowest engine speed after the predetermined load is applied as a detection value of the speed detection means.
前記第2処理手段は、前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして前記エンジンのオーバーホール実施時期に係わるエンジン回転数のトレンドデータを作成する手段と、前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンのオーバーホール実施時期の判定基準値とを表示する表示手段とを有することを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 The engine management device for a construction machine according to claim 1,
The second processing means is means for creating trend data of engine speed related to the engine overhaul time as engine speed trend data related to preventive maintenance of the engine, trend data of the engine speed, and An engine management device for a construction machine, comprising display means for displaying a determination reference value of an engine overhaul implementation time.
前記第2処理手段は、前記エンジンの予防保全に係わるエンジン回転数のトレンドデータとして前記エンジンの異常に係わるエンジン回転数のトレンドデータを作成する手段と、前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンの異常の判定基準値とを表示する表示手段とを有することを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 The engine management device for a construction machine according to claim 1,
The second processing means includes means for creating trend data of engine speed related to engine abnormality as trend data of engine speed related to preventive maintenance of the engine, trend data of engine speed, and engine An engine management apparatus for a construction machine, comprising display means for displaying an abnormality determination reference value.
前記第2処理手段は、前記エンジン回転数のトレンドデータと前記エンジンの異常の判定基準値と比較し、警報を出力する警報手段を更に有することを特徴とする建設機械のエンジン管理装置。 The engine management device for a construction machine according to claim 7,
The engine management apparatus for construction machinery, wherein the second processing means further includes warning means for comparing the trend data of the engine speed with the determination reference value of the abnormality of the engine and outputting an alarm.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081202 |